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浅谈地铁施工过程中的变形监测技术

发布日期:2020-06-18 15:02:50
本文介绍了利用变形监测手段,通过在建地铁线进行了地表沉降监测、建筑物体沉降和倾斜监测、管线沉降监测以及桩体水平位移监测4项监测,探讨在修建地铁等交通轨道时,变形监测对工程项目施工的重要地位,展现其重要性及必要性。 
1  前言 
科技快速发展,地铁等新时代交通工具进入人们的生活,随之而来的是变形带来的安全隐患。地铁轨道的变形会被多方因素影响,如在地铁的修建期间轨道的结构变化会随地层的隆沉变化而变化。对地铁进行动态监测,做到随时掌握结构内部动态变化规律。合理正确的安排地铁变形监测项目,了解土地的每一点动态变化,掌握地铁轨道及结构的沉降情况及地上地下变形体的稳定性,为我们提供高精度、高效率、高可信度的形变反馈信息。本文主要以成都地铁5号线局部为例来进行变形监测研究,通过变形监测数据探讨地铁施工过程中遇到的诸多变形问题及相应对策。 
2  地铁变形监测准备 
性能良好的仪器设备是监测工作顺利进行的保证,为将监测中的系统误差减到最小,得到准确数据,监测时要保持仪器一致、监测位置、监测时间等条件一致。 
地铁工程监测频率随项目施工进度而不断改变。当出现下面情况时,应立即提高项目监测频率:项目监测得到数据等于或超过报警值;项目监测得到数据的变化变大或者明显速率提高;项目在勘察中发现之前没有的恶劣地质条件;连续降雨天气导致项目基坑及周围有大量积水;项目基坑周围环境的荷载超过限定范围;监测项目地面突然出现突沉降或开裂情况;项目监测的基坑底部或支护结构渗漏现象。 
变形监测网主要由变形监测点、基准点和工作基点等组成[1]。基准点布点要求如下:基准点要设立在离地铁工程较远的稳定平坦地段,基准点准确,工作基点才准确可靠;基准点的设立应该合理方便,每个独立监测区域基准点大于等于3个,以便后期测量人员的检验;基准点的设立不能在交通主干道、水源井、河湖地区,要选择安全位置,且不影响正常生活管线设施。 
3  变形监测过程 
3.1  地表沉降 
地铁沉降监测点应严格按照项目技术规定,在施工区域内埋设,通过钻孔或人工挖孔的方法,把监测点埋在路面结构下方,同时还需为监测点添加保护措施,埋设时应当注意监测点必须放平放稳,便于标记和保护。 
3.2  建筑物体沉降和倾斜 
建筑物体布设监测点时我们通常选用钻孔的方式来埋点。 
当建筑物体发生局部沉降或倾斜时,根据数据运算便能够得到局部沉降或倾斜结果。已知相邻的两点A、B,通过水准测量得到点A、B的沉降值、,进行沉降或倾斜计算。利用式3-1进行计算。 
3.3  管线沉降 
地下管线监测点布设与基准点布设有大不同,我们需要在污水管、给水管、煤气管等管线方沟上布设。在布设监测点时,若管线封闭则用抱箍式埋点;若管线开放则在管线支墩上做一个支架,然后在支架上找监测点监测。 
3.4  桩体水平位移 
我们采用在结构里预埋测斜管的方法、通过测斜仪监测不同深度位置水平位移[2]。桩体水平位移整体表现呈正态形式分布,桩体越密集,水平位移越大。 
4  监测数整理与分析 
对于每天的数据,及时处理整合,对工程项目安全评定及警情处理有重要作用。我们可通过使用作图法、模型法等多种方法,得到地铁变形监测各监测量的变形程度及规律,统一处理讨论得到结果。由数据我们可以做出相应曲线图如变形累积量或变化速度与时间的关系图4.1、4.2。由图4.1监测变量累计值时态曲线图得知,地铁内部隧道各点沉降量很小,同时并没有表现出由中间向两侧递减走向,分析出现这种情况原因是隧道浅埋段不长,监测断面地表覆盖层太厚并且围岩稳定,出现整体沉降现象。 
由图4.2监测变量变化速度时态曲线图可知,在沉降监测过程中,地铁隧道地表沉降的速度没有表现出像普通隧道地表沉降监测的规律即先减小,后增大,最后减小。而是监测第一天沉降速度最快,而后趋于平稳,后期稍有沉降反弹至停止。我们认为出现这种情况的原因可能是地表沉降工作并未按照原计划在隧道施工开始前就进行,监测开始时开挖面已经接近监测断面里程,加上围岩稳定,覆盖层较厚导致沉降速度小幅异常。 
监测数据得知地表沉降数据正常且逐步趋于稳定,当前施工方案安全可继续施工。如果出现监测数据达到预警值、基坑支護结构或锚杆体系出现较大的变形压曲、断裂、松弛或拔出等迹象时,应立即增加监测时段及监测频率,快速了解异常情况的原因。若是地质因素如地层松散等可使用化学灌浆的方法来捣固;若是人为因素如地下水过度采集,我们应该立即控制调节,合理利用自然资源,实现可持续发展目标。 
地铁轨道变形的速率小,判断其规律趋于稳定,可以放心继续施工建设。若结果不断恶化,变形趋势越来越强,那么则存在安全隐患,需要重视查明原因并且立即采取加固、纠偏等有效措施。避免产生误差的方法很多,如增加管线数量。桩体水平位移整体表现呈正态形式分布,考虑到土质等外界不同程度不可避免因素的干扰,会有小部分不符合规律,但综合变化规律仍以正态分布表现,且桩体越密集,水平位移越大。 
5  总结 
以成都市地铁5号线局部为例对测绘工程中的地铁变形监测进行了一系列探讨和数据分析。在各项数据分析后,我们得知在地铁变形监测中,虽然有地质、天气等自然因素影响和我们无法避免的人为误差,但大量监测数据支撑下,各项数据变化都比较稳定且在允许范围内小幅变化。一条地铁线路从筹备到建设再到运行的繁杂过程中,变形监测无处不在进行。交通与我们的生命息息相关,大量的数据因为测量员而赋予了意义,也为相关部门提供价值参考。 

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